去年12月,山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站投入商业运行。作为全球首座拥有完全自主知识产权的第四代核电站,标志着我国第四代核电技术达到国际领先水平。这背后,凝聚着三代清华核能人、数百位科学家半个多世纪以来的心血和汗水。
在清华大学核能与新能源技术研究院实验室里,科研人员正在完善高温气冷堆技术,为推广应用做准备。而这一切的基础,是去年12月石岛湾高温气冷堆核电站的成功商业运行。
作为世界首座第四代核电站,它的调试和商业运行,标志着我国系统掌握高温气冷堆商业化关键核心技术,形成完全自主知识产权,在全球先进核能技术竞争中“闯入”决赛。
从跟随到引领,是清华三代核能人、数百位科学家半个多世纪艰苦奋斗的结果。上世纪六十年代,清华师生建成了我国第一座自主研制的核反应堆。此后,以王大中为代表的老一辈清华科学家潜心研究,在21世纪初建成了世界上第一座10兆瓦高温气冷实验反应堆。
这也是高温气冷堆核电站的基础,它的最大优点是遇到任何意外情况,都可以自然冷却,不需要人工干预,不会出现堆芯熔毁或者放射性物质大规模泄漏的情况。
清华大学核能与新能源技术研究院副院长、高温堆重大项目副总工程师董玉杰:我们的目标之一就是建设一个商业化的示范电站,我们要测试这个技术的可行性,要论证它的经济潜力,就是说它是一项负担得起的技术。
2006年,“高温气冷堆核电站”被列为国家重大科技项目,清华大学、中国华能集团、中国核工业集团等牵头数百家单位联合攻关。
很多人都知道,为了从源头上防止核燃料泄漏,必须用四层防护措施,才能将直径0.5毫米的核燃料颗粒均匀包裹。但这样的核电站,需要上亿颗颗粒,如何批量生产?至今没人做到过。作为一名共产党员,刘马林和他的团队迎难而上。
清华大学核能与新能源技术研究院新材料研究室党支部书记刘马林:这些看上去只有0.5毫米大小的小颗粒,是整个核反应堆的能量之源,我们要把这些直径、密度、球形形状一模一样的小颗粒,做成几亿个,控制技术相当复杂。
他们进行了上千次计算机模拟、上百次应用实验,仅炉口形式就不断探索设计了50多种。球团包装后,还要24小时守在旁边筛选,以便日后改进。为了攻克一个难题,他们曾24小时轮班工作,坚持了100天,终于取得突破,大家称之为“百日会战”。
清华大学核能与新能源技术研究院新材料研究室党委书记刘马林:我们党支部是一个非常团结、配合默契的集体,需要牺牲的时候,没有人叫苦不迭,我们一直坚持的精神是一样的,就是知难而进,团结一心。
由于很多设计都是世界首创,没有制造工艺可以参考,团队深入工厂车间,和工人一起测量,甚至拧螺丝,一步步解决问题。为了确保42万颗燃料球的安全有效,他们还挨个拍CT。
清华大学核能与新能源技术研究院副研究员、反应堆物理设计项目负责人郭炯:把工作做得尽量认真,就相当于把压力放在了自己身上,这一直是我们工作中的一个模式,就是把问题抓在自己手里,自己解决。
最终他们与企业合作建成了全球最大的高温气冷堆核燃料生产线,并获得了数百项专利。
中国核能技术有限公司党委副书记 周红波:他们特别善于尊重和倾听有工程实际经验的人的反馈,结合工程实践不断迭代。这种状态已经持续了20多年。
安装工作开始后,团队频繁往返两地,2016年,党员马涛等人自愿长期驻守石岛湾核电站,进行全面监测调试。
清华大学核能与新能源技术研究院党委副书记马涛:我记得有一次凌晨我们在主控室外面守着,外面就叫来了警察,那天晚上我们整个团队都在。我记得我们一直分析到凌晨三四点钟。基本上在示范项目现场,我们就这样昼夜不停地分析着情况,无数个日日夜夜。
清华核研究院团队在石岛湾高温气冷堆核电站示范工程中研制出2200余项全球首创设备,其中660余项为世界首创。
目前,科研人员正在拓展多模块高温气冷堆技术的使用,为石化行业提供高温工业蒸汽,从而减少碳排放,进一步优化国家的能源结构。
(总台央视记者刘静、赵宇桐、刘肃、王帅)
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